DE2059400A1

DE2059400A1 - Magnetisches Aufnahme- und Wiedergabegeraet mit Drehkopf

Info

Publication number: DE2059400A1
Application number: DE19702059400
Authority: DE
Inventors: Osahiko Yano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-12-04
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1971-12-02
Also published as: US3729583A; DE2059400B2; GB1336583A; NL7017702A; FR2072842A5

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.ING. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2.Au(g.

T.i.-Adr. Ulnpat MOadien T.i.fon (0111)2(1919

den 2. Dezember 1970

Unser Zeichen

POS-23652-Ri/sch

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Osaka /Japan Magnetisches Aufnahme- und Wiedergabegerät mit Drehkopf

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufnahme- und Wiedergabegerät mit Drehkopf und betrifft ein solches, bei dem eine stabile, mit dem aufzunehmenden Fernsehsignal synchronisierte iiotation des Drehkopfs zu erwarten ist.

Bei einem gewöhnlichen Drehkopf-Video-Bandspeichergerät wird die Hotation des Drehkopfs so phasengeregelt, daß das Vertikal-Synchronisationssignal im aufzunehmenden Fernsehsignal am Kopf- oder Spurschaltpunkt aufgezeichnet wird. Zusätzlich zum Regeln der Drehphase des Drehkopfs in bezug auf das Vertikal-Synchronisationssignal ist es jedoch auch notwendig, hochfrequente Drehzahlfluktuationen innerhalb einer Umdrehung des Drehkopfs zu unterdrücken, wenn ein Mutterband für kürzlich bekanntgewordene Magnetband-Kontaktübertragungssysteme hergestellt oder Farbfernsehsignal e aufgenommen werden sollen.

Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Unterdrücken der hochfrequenten Geschwindigkeitsfluktuationen der Drehzahl des Drehkopfs im magnetischen Aufnahme- und Wiedergabegerät zu schaffen. Außerdem soll zweckmäßigerweise eine für die Drehphasenregelung geeignete Regeleinrichtung für eine Drehkopfscheibe, die ein großes Trägheitsmoment aufweist,

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etwa diejenige in einem Videobandspeichergerät mit schraubenliniger Tastung, geschaffen werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeiget

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht des Hauptteils einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf eine Anordnung einer gezahnten Scheibe und eines gezahnten Magnetkerns in der Ausführungsform nach Fig. 1 ; und

Fig. 3 hauptsächlich in Form eines Blockschaltbilds die gesamte Anordnung des nach der Erfindung verwendeten Regelsystems. \

Gemäß Fig. 1 ist ein Drehkopf-Antriebsmotor 1 mit einer Welle 2 versehen, an der eine Drehscheibe 3 befestigt ist.

Auf der Drehscheibe 3 sitzen Magnetköpfe 4 und 5, die im wesentlichen um 180° gegeneinander versetzt sind.

Ein Magnetband 6 läuft schräg im Vergleich zur Umdrehungs-· ebene der Magnetköpfe 4 und 5 um einen Bandführer 8 über einen Winkelbereich von etwa 180° hinsichtlich der Kopfanordnung. Bei seinem lauf wird ein Videosignal auf aufeinanderfolgenden Magnet-t spuren 7 am Band 6 aufgenommen oder von ihnen abgenommen, und zwar jeweils ein Feld des Videosignals auf bzw. von einer Spur.

Die Motorwelle 2 trägt weiterhin eine Einrichtung sur Erzeugung einer Impulsserie aus einem Impuls je Wellenumdrehung, beispielsweise mit einem Permanentmagnet 9, der an der Drehscheibe 3 befestigt ist, und einen Detektorkopf 10 mit einer Abnahmespule. Vollführen also die Magnetköpfe 30 Umdrehungen pro Sekunda, so erzeugt der Detektorkopf 10 ein Impulssignal von 30 Hz.

Ein Horizontalsynchrorisationsimpuls-Generator umfaßt eine an ihrem Umfang mit einer Verzahnung 11 versehene gezahnte Scheit be 12 aus magnetischem Material, die an der Motorwelle 2 unter- j

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ι halb der Scheibe 3 befestigt ist, und einen Impulsdetektor 13, der dem Umfang der gezahnten Scheibe 12 gegenüberliegt.

Der Impulsdetektor 13 umfaßt in der in Fig. 2 dargestellten Anordnungsweise einen ringförmigen Abnahmekern 14' mit einer inneren Verzahnung 14 mit der gleichen oder der zwei- bis dreifachen Teilung im Vergleich zur Verzahnung 11 der Scheibe 12. Der Kern 14' umgibt die Scheibe 12 so, daß die Verzahnung 14 der Verzahnung 12 gegenüberliegt. Der Abnahmekern 14' ist mit einer Abnahmespule 15 ausgestattet.

Durch Anlegen einer Gleichspannung an die Spule 15 zum Erzeugen eines Stromflusses durch sie ergibt sich bei einer Drehung der Scheibe 12 eine Änderung des magnetischen Widerstands des Magnetkreises zwischen der Scheibe 12 und dem Kern 14' entsprechend der Lageänderung der Verzahnung 11 relativ zur Verzahnung 14, so daß sich der Strom durch die Spule 15 ändert.

Die Verzahnungen 11 und 14 können so angeordnet sein, daß bei jeder Umdrehung der Scheibe 12 sich 525 Perioden der durchlaufenen Änderung des magnetischen Widerstands ergeben, so daß mit einer Drehzahl der Scheibe von 30 Ups eine Stromänderung einer Frequenz von 15,75 kHz als das Horizontalsynchronisationssignal abgenommen werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Regel- oder Servosystem für den Drehkopfmotor. Als der Drehkopfmotor 1 dient ein Gleichstrommotor, der von einer Drehzahlregelung 16 auf eine Drehzahl nahe 1S00 Upm eingeregelt wird. Die Drehzahlregelung 16 ist in der aus der japanischen Auslegeschrift 30103/67 bekannten Weise so aufgebaut, daß sie durch eine bei 17 anliegende Regelspannung bewirkt wird. Im folgenden sei also angenommen, daß die Motordrehzahl entsprechend der Regelspannung variabel ist.

Während der Aufnahme, bei der das Videosignal von den Magnetköpfen als aufeinanderfolgende Spuren aufgezeichnet wird, und a/ar eine Spur für jedes Feld des Videosignals, wird die Kopf-

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anordnung synchron mit dem Vertikalsynchronisationssignal mit einer Drehzahl von 30 Ups angetrieben. Hierbei ist es vom Standpunkt der Vermeidung einer Verschlechterung der Wiedergabe-Bildqualität erwünscht, so voreinzustellen, daß der Vertikalsynchronisationsimpuls an einem Punkt in der Nähe des unstetigen Punkts der Spur, also im Augenblick des Umschaltens der Köpfe, aufgezeichnet wird. Aus diesem Grund sollte die synchron angetriebene ' Kopfanordnung in einer gegebenen Phase in bezug zum Vertikalsynchronisationssignal gehalten werden.

Eine Regelschleife zum Aufrechterhalten des synchronen Antriebs in einer gegebenen Phase in bezug zum beschriebenen 30-Hz-Signal besteht aus einem ersten Phasenkomparator 20, der die Phase jeder Periode des von der Abnahmespule des Detektorkopfs 10 abgenommenen Signals mit einem halb-frequenzgeteilten 30-Hz-Signal eines Frequenz-Demultiplikators 1^ vergleicht, der ; das vom aufzunehmenden Fernsehsignal abgetrennte Vertikalsynchro-* nisationssignal empfängt; aus einem Tiefpaßfilter 21 zum Filtern ^: des Fehlersignals des Phasenkomparators 20, so daß eine Ausgangs-Gleichspannung erzeugt wird; und aus einem Schalter S^, der zwi- _: sehen das Tiefpaßfilter 21 und die Drehzahlregelung 16 eingefügt ' ist.

Währenddessen erzeugt der Horizontalsynchronisationssignal-Generator, der aus der verzahnten Scheibe 12 und dem verzahnten Abnahmekern 14' besteht, sein Ausgangssigal mit einer Frequenz . von 15,75 kHz über seinen Impulsdetektor 13 unabhängig vom Zustand des Schalters S-j. Die von der erstgenannten Regelschleife, die auf der Vertikalsynchronisation basiert, erzielte Regelgenauigkeit ist noch ungenügend, um mit hochfrequenten Fluktuationen innerhalb einer Umdrehung des Drehkopfs fertig zu werden. Eine erheblich verbesserte Regelungsempfindlichkeit kann über eine zweite Begelschleife erhalten werden, die aus einem zweiten Phasenkomparator 23 und einem zweiten Tiefpaßfilter 24 besteht. Der Phasenkomparator 23 vergleicht das 15,75 kHz-Signal des Impuls-

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detektors 13 mit dem 15,75-kHz-Horizontalsynchronisationssignal, das vom aufzunehmenden Videosignal abgenommen wird und an einer Eingangsklemme 22 erscheint. Das Tiefpaßfilter 24 glättet das Fehlersignal des zweiten Phasenkomparator 23. Die zweite Regelschleife wird gebildet, indem man den Schalterpol des Schalters -j auf Η-Kontakt legt. In diesem Zustand empfängt die Drehzahlregelung 16 das Ausgangssignal des zweiten Tiefpaßfilters 24.

Das Vorsehen der zweiten Regelschleife ermöglicht also die Absorption hochfrequenter Fluktuationen innerhalb einer Umdrehung der Drehkopf anordnung, die mit Hilfe einer üblichen Regelschleife,, die auf das Vertikalsynchronisationssignal aufgebaut ist, nicht unterdrückt werden können. :

In der beschriebenen Weise wird also nach der Regelung des Vertikalsynchronisationssignals im aufzunehmenden Fernsehsignal hinsichtlich der vorgegebenen Punkte in der Nähe der diskontinuierlichen Stellen der Spur durch die erste Regelschleife ^: diese erste Regelschleife auf die zweite Regelschleife zum Regeln der Drehung der Drehkopfanordnung so, daß ihre hochfrequenten Fluktuationen absorbiert werden, während die Drehung der Kopfanordnung in korrekter Phase hinsichtlich des Vertikalsynchronisationssignals verbleibt, umgeschaltet.

Die Regelung durch die erste Servoschleife ergibt die richtige Phase der Drehung der Kopfanordnung einige Sekunden nach dem Anschalten des Aufnahmeschalters. Es empfiehlt sich also eine solche Anordnung, daß der Schalter S-j automatisch nach einer gegebenen Zeit von mehreren Sekunden, nachdem er auf V-Klemme geschaltet worden war, auf die Η-Klemme umschaltet.

Die hochfrequente Schwankungskomponente der Drehkopfanordnung ergibt sich hauptsächlich aufgrund von Fluktuationen der Drehung von Kugellagern für die Motorwelle und aufgrund von Torsionsresonanzen zwischen der Motorwelle 2 und der Drehscheibe 3. Diese Schwankungsfrequenz kann gelegentlich bis in den Bereich von mehreren 100 Hz gelangen.

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Bei der Wiedergabe werden 60-Hz-Signale und 15,75-kHz-Signale, deren Frequenz den Vertikal- bzw. den Horizontalsynch.ronisationssignalen entspricht, von einem besonderen (nicht dargestellten) Synchronisationssignalgenerator erzeugt und an die jeweiligen Bezugssynchronisationssignal-Eingangsklemmen 18 bzw. 22 angelegt. Bei der Wiedergabe wird die Drehkopfanordnung also einer Regelung unterworfen, die sowohl auf den Vertikal- als auch auf den Horizontalsynchronisations-Bezugssignalen beruht, so daß die Anordnung mit hoher Genauigkeit angetrieben wird.

Bei üblichen Videobandspeichergeräten für den Fernsehfunk ist die Drehbewegung des Drehkopfmotors für die Wiedergabe üblicherweise in geschlossener Regelschleife servogeregelt, bei der das vom Videosignal, das vom Drehkopf abgenommen wurde, abgetrennte Synchronisationssignal mit einem einer Bezugssignalquelle entstammenden Bezugssignal von beispielsweise 60 Hz phasenverglichen wird. Bei diesem System wird die Drehzahl des Drehkopfs während der Wiedergabe geregelt, um die Geschwindigkeit während des Abspielens zu jeder Zeit gleich zu haben. Diese Regelung ist mit dem bekannten System über einen Drehzahlbereich von mehreren 100 Hz bis mehreren kHz möglich, da das Trägheitsmoment der Drehkopfscheibe in Rundfunk-Videobandspeichergeräten, insbesondere Vierkopfgeräten, relativ klein gewählt werden kann im Vergleich zu Zweikopfgeräten. Die Drehzahl der Kopfwelle bekannter Rundfunk-Video-Bandspeichergeräte wird also während des Abspielens so geregelt, daß sie sich gleichlaufend mit der Drehzahl während der Aufnahme ändert, so daß die von Null Hz bis zu einigen kHz erstreckte Zitterkomponente des wiedergegebenen Signals auf der Basis des reproduzierten Horizontalsynchronisationssignals absorbiert wird.

Im Gegensatz dazu erfolgt gemäß der Erfindung die Drehzahlregelung während der Wiedergabe durch den Horizontalsynchronisationssignal-Generator selbst, der auf der drehenden Welle angeordnet ist, in der Weise, daß der Drehkopf soweit als möglich absolut geregelt wird, das heißt gleichmäßig gedreht wird,

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um eine absolut gleichmäßige Aufnahme zu erhalten; und während der Wiedergabe wird der Drehkopf ebenfalls absolut gleichmäßig geregelt, anstatt die zeitliche Beeinflussung des Drehkopfs aufgrund der Drehzahlvariationen während der Aufnahme mit derselben Anordnung wie für die Aufnahme zu bestimmen. Dieses Vorgehen ist besonders wirksam für die Anwendung auf Zweikopf-Videobandspeichergeräte für industrielle und Präzisionszwecke, bei denen eine hohe Auflösung gefordert wird. Bei industriellen Zweikopf-Video-¹ bandspeichergeräten liegt das Trägheitsmoment der Drehkopfscheibp in der Größenordnung τοη mehreren kg cm bis mehreren 10 kg cm _f

was beachtlich hoch im Vergleich zum Rundfunk-Vierkopftyp ist, bei dem es in der Größenordnung von mehreren hundert g cm liegt Dementsprechend ist es eher vorteilhaft, umgekehrten Nutzen aus dem hohen Trägheitsmoment zu ziehen, das vom Standpunkt der Regelansprechbarkeit einen schwachen Punkt darstellt, als den Drehkopf entsprechend der hochfrequenten Schwankungskomponente regeln zu wollen. Wegen des hohen Trägheitsmoments wird die Rotation der Drehkopfscheibe des Zweikopf-Videobandspeichergeräts durch verschiedene fluktuierende Anteile des Moments nicht wesentlich beeinflußt, beispielsweise durch solche aufgrund externer wirrer Einflüsse, die auf die rotierende Welle wirken. Dies kommt der gleichmäßigen Drehzahlregelung entgegen, und aus diesem Grund ist die Drehzahl des Drehkopfs des Videobandspeichergeräts sowohl während des Aufnehmens als auch während des Wiedergebens gleichmäßig geregelt.

Die Spurregelung der Aufzeichnungsspuren 7 während der Wiedergabe kann mit Hilfe eines bekannten Bandrollenkontakt-Regelungssystems durchgeführt werden.

Aufgrund der Erfindung ist es möglich, die hochfrequente Schwankungskomponente im wiedergegebenen Videosignal durch Regelung der Kopf drehzahl durch eine Regelschleife, die auf dem Horizontalsynchronisationssignal beruht, sowohl während des Aufnehmens als auch während des Wiedergebens zu unterdrücken.

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Claims

205SvOU

Patentansprüche

(Jy Magnetisches Aufnahme- und Wfedergabegerät mit Drehkopf, gekennzeichnet durch zwei Impulsgeneratoren (bei 18, 22) zur Erzeugung einer hochfrequenten bzw. einer niederfrequenten Impuls-' serie in Synchronismus mit einer Drehphase einer rotierenden Welle (2) einer rotierenden Magnetkopfanordnung (3, 4, 5); eine erste Regelschleife (10, 20, 21, 16, 1) zur Regelung der Drehphase der rotierenden Welle (2) während der Aufnahme so, daß aufgrund eines Vergleichs der Phase der niederfrequenten Impulsserie mit dem Vertikalsynchronisationssignal eines aufzunehmenden , Videosignals eine gegebene Phasendifferenz hinsichtlich dieses Vertikalsynchronisationssignals aufrechterhalten wird; eine zweigte Regelschleife (13, 23, 24, 16, 1) zur Regelung der Drephase der rotierenden Welle (2) während der Aufnahme so, daß durch Ver+- gleich der Phase der hochfrequenten Impulsserie mit dem Horizontalsynchronisationssignal des aufzunehmenden Videosignals eine gegebene Phasendifferenz hinsichtlich des Horizontalsynchronisationssignals aufrechterhalten wird; und durch eine Einrichtung (S-j) zum Umschalten zwischen der ersten und der zweiten Regelschleife. j
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die} Einrichtung (S-|) zum Umschalten zwischen der ersten und der zweijten Regelschleife gemäß ihrer Konstruktion automatisch zu einer j gegebenen Zeit nach dem Beginn der Aufnahme von der ersten auf die zweite Regelschleife umschaltet.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wiedergabe eines Videosignals als erstes und zweites Bezugssignal Ausgangssignale von Oszillatoren auf der Frequenz des vertikalen bzw. des horizontalen Synchronisationssignals dienen.

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